火山之歌—听听他们的鸣唱与心跳

2020-07-22 941次浏览 303个评论
再喷发的可能性──火山的死活过去历史上曾经发生过许多火山灾害,如2000多年前义大利古城庞贝(Pompeii),因维苏威火山(Vesuvio)毫无预警的喷发,瞬间完全被毁灭。近期2010年冰岛火山喷发,大量火山灰散布在欧洲上空,迫使许多机场关闭,观光及商务旅客大量滞留机场外,航空货运也大受影响。根据欧洲航空安全组织表示,短短几天内,欧洲航空公司停飞的规模就已超过911恐怖攻击,为第二次世界大战以来最大规模航空业停飞事件,估计经济损失达数十亿欧元。
 
虽然地球上依旧存在许多火山,但是并非每个火山都有可能再度喷发。为评估每一个火山再度喷发的可能性,科学家利用多种不同的标準来界定火山种类,主要包括活火山、休火山与死火山:所谓活火山,就是未来具有再度喷发的可能性;反之,死火山代表未来完全不可能再喷发了;而休火山则是介于两者之间,即目前没有足够的科学证据来说明它是死火山还是活火山。

从防灾的角度来看,如何认定「活火山」是人类最关心的目标。首先,科学家可以依据经验法则去分辨火山种类:若一个火山在过去1万年内曾经有喷发纪录,建议考虑它是个活火山。除此之外,也可以依据现象法则来判断:如果在火山的下方可以找到岩浆库,也应该考虑它是个活火山。
 
台湾也有活跳跳的火山?根据上述的经验法则与现象法则来做判断,台湾北部的大屯火山群与宜兰平原外海的龟山岛,应该都符合一般科学上活火山的定义。

首先来探讨一下龟山岛上的火成岩,该岩石的热萤光定年(thermoluminescence dating)结果证实,7000年前曾经有火山喷发纪录。而大屯山地区火山灰定年研究也发现到,最后一次喷发可能为5000~6000年前。如此,龟山岛与大屯火山群就已经符合国际火山学会,一般认定活火山的经验法则,即1万年来曾有火山活动,通常便可归纳为活火山。

为进一步确定这两个火山的活动性,最近笔者的研究团队利用地震S波无法通过液态物质的原理,分别证明大屯火山群与龟山岛都有岩浆库存在,因此这两个火山也都符合国际火山学会认定活火山的现象法则标準。
 
监测一座火山,看的是什幺?虽然台湾在人类历史上没有火山喷发纪录,但未来因火山活动所造成的複合式灾害也不能完全排除。这些火山是否有机会再次活动,不仅是值得研究的科学议题,更关係北台湾居民的生命财产安全。

为增进我国对于火山观测的能力及了解现有火山活动的现况,政府已经于2011年在阳明山国家公园内的菁山保育中心设置大屯火山观测站,而主要的火山监测方法包括有火山地震活动监测、火山气体与温泉水的化学成份分析调查、地壳变形的量测、地温监测与喷气即时影像监测等。
 火山之歌—听听他们的鸣唱与心跳
图一:大屯火山观测站之各项监测示意图。

 目前主要即时监测方法的基本观念如图一所示。首先,当岩浆往上涌升或热水系统压力增加时,地壳常会膨胀隆起,地表产生明显变形,这些外型变化可分别利用水準测量、GPS及倾斜仪等精密大地测量技术来量测。此外,只要有火山底下岩浆活动,大量的火山气体就会释放到地表上,故火山气体及温泉水的化学成份分析调查,也是大屯火山观测站重要监测工作。......